1.本发明涉及压阻式压力传感器测试领域，尤其涉及一种压阻式压力传感器补偿测试系统、测试方法。
背景技术：2.硅压阻式压力传感器是压力传感器的一种，通常有四个力敏电阻组成全桥式的惠斯登桥路，使传感器输入和输出之间存在着良好的线性关系，因此在工业上得到了非常广泛的应用；硅压阻式压力传感器以硅材料为基础，因为受单晶硅材料温度特性的影响，在生产过程需要对传感器网络电阻进行补偿和补偿后的验证两种测试，才能使传感器输出信号达到线性的要求。
3.硅压阻式压力传感器的补偿测试，实际上是在传感器受到不同环境，例如：温度、压力等条件下，测量传感器桥臂电阻的实际电阻值，未补偿的硅压阻式压力传感器的桥臂电阻为半开桥连接方式，由五根导线引出，而补偿后需要验证测试的传感器桥臂电阻为全桥式连接方式，由四根导线引出。
4.目前在硅压阻式压力传感器生产过程中采用的测试方法，分别在补偿测试时采用五线制测试导线测试，在补偿后的验证测试采用四线制的测试导线测试，这就要求测试系统接口的兼容性要强，系统功能和测试机理相对复杂，而且批量生产过程中，五线制测试导线与四线制测试导线频繁的相互转换，也大大降低了工作效率。
技术实现要素：5.鉴于上述，本发明旨在提供一种硅压阻式压力传感器补偿测试系统及方法，用四线制导线进行补偿测试，以解决传感器在补偿测试与验证测试之间需要更换测试导线的问题。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
7.第一方面、一种硅压阻式压力传感器补偿测试系统及方法，其中包括：
8.一种硅压阻式压力传感器补偿测试系统，包括测控主机、可编程矩阵开关、高精度万用表、压力控制器、压力传感器密封卡具、气源、待补偿测试硅压阻式压力传感器、四线制测试导线；所述测控主机分别与可编程矩阵开关、高精度万用表、压力控制器、高低温试验箱的信号传输端口相接；所述可编程矩阵开关输入端通过四线制测试导线分别与待补偿测试硅压阻式压力传感器引脚相连接、可编程矩阵开关输出端分别与高精度万用表输入端相连接；所述待补偿测试硅压阻式压力传感器固定于压力传感器密封卡具之上；所述压力控制器的出气口与压力传感器密封卡具的入气口并相通；所述气源的出气口与压力控制器的入气口相通；所述四线制测试导线为四线制屏蔽线，一端与待补偿测试硅压阻式压力传感器全桥式的惠斯登桥路的四个输出引脚相连接，另一端与可编程矩阵开关输入端相连接；所述高低温试验箱，将压力传感器密封卡具和待补偿测试硅压阻式压力传感器置于高低温试验箱内，通过改变传感器所处环境的温度激发测试条件。
9.进一步地，本发明分别采用0℃、+25℃、+70℃高低温试验箱环境条件下，持续恒温2h。
10.第二方面、一种硅压阻式压力传感器补偿测试方法，其中包括：
11.通过应用可编程矩阵开关进行等效电路转换，将待补偿测试硅压阻式压力传感器电阻的半开桥式转换成全桥式惠斯登桥路，并在四个桥臂电阻上各并联一个开关；依次关闭桥臂电阻上开关并测量网络电阻中的电阻值，可得四元一次方程组，最终可解得待补偿测试硅压阻式压力传感器桥臂电阻实际电阻值。
12.通过测控主机控制压力控制器和高低温试验箱，改变待补偿测试硅压阻式压力传感器所受压力状态和温度状态，并测量该状态下桥臂电阻实际电阻值，直到完成补偿测试。
13.本发明的设计构思在于，结合可编程矩阵开关特点，改变硅压阻式压力传感器全桥式惠斯登桥路中电阻状态，测量网络电阻的实际电阻值，并计算出四个桥臂电阻的阻值，从而达到采用四线制测试导线测量硅压阻式压力传感器四个桥臂电阻阻值的目的。本发明安装及操作简单、测量精度高，满足研发和生产需求，实现了硅压阻式压力传感器补偿测试采用四线制测试导线的要求，大幅降低了测试成本。
附图说明
14.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围将不仅局限于下列内容的表述。
15.图1为本发明一种硅压阻式压力传感器补偿测试系统结构示意图；
16.图2为本发明四线制测试导线接线示意图。
17.图3为待补偿硅压阻式压力传感器内部电路原理图；
18.图4为本发明对硅压阻式压力传感器补偿测试等效电路原理图；
19.图中：1、测控主机；2、可编程矩阵开关；3、高精度万用表；4、压力控制器；5、压力传感器卡具；6、气源；7、待补偿测试硅压阻式压力传感器；8、四线制测试导线；9、高低温试验箱；11、12、13、14、15、16、17、18为可编程矩阵开关内部继电器开关；22、23、24、25、26为待补偿硅压阻式压力传感器输出引线；a、b、c、d和e、f分别为可编程矩阵开关输入和输出端子；k为电路开关；r1、r2、r3、r4为硅压阻式压力传感器桥臂电阻。
具体实施方式
20.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
21.本发明提出了一种硅压阻式压力传感器补偿测试系统的实施例，具体来说，如图1和图2所示，可以包括如下：测控主机1分别与可编程矩阵开关2、高精度万用表3、压力控制器4、高低温试验箱9的信号传输端口相接；所述可编程矩阵开关2输入端a、b、c、d，通过四线制测试导线8分别与待补偿测试硅压阻式压力传感器7中引脚24、引脚23、引脚22和26、引脚25、相连接、可编程矩阵开关2输出端e、f分别与高精度万用表3测量电阻输入端相连接；待补偿测试硅压阻式压力传感器7固定于压力传感器密封卡具5之上；压力控制器4的出气口与压力传感器密封卡具5的入气口并相通；气源6的出气口与压力控制器4的入气口相通；四
线制测试导线8为四线制屏蔽线，一端与待补偿测试硅压阻式压力传感器7全桥式的惠斯登桥路的四个输出引脚相连接，另一端与可编程矩阵开关2输入端相连接；高低温试验箱9，将压力传感器密封卡具5和待补偿测试硅压阻式压力传感器7置于高低温试验箱9内，通过改变传感器所处环境的温度激发测试条件。
22.进一步地，本发明分别采用0℃、+25℃、+70℃高低温试验箱9环境条件下，持续恒温2h。
23.相应地，本发明提出了一种硅压阻式压力传感器补偿测试方法，如图3所示为待补偿硅压阻式压力传感器内部电路原理图，应用可编程矩阵开关的特点可以改变桥臂电阻结构，其等效电路如图4所示，其中测试方法包括：
24.步骤s1、逐次将高低温试验箱按测试温度设定温度数值，并且持续恒温2h；
25.步骤s2、当测试环境稳定后，闭合可编程矩阵开关2内部继电器13、14、16，用高精度万用表3测量e、f端电阻值rk1；打开继电器13、14、16，闭合继电器11、14、16，测量e、f端电阻值rk2；打开继电器11、14、16，闭合继电器14、16、17，测量e、f端电阻值rk3；打开继电器14、16、17，闭合继电器14、15、16，测量e、f端电阻值rk4；
26.步骤s3、可得方程组：rk1＝r2
×
(r3+r4)/(r2+r3+r4)、rk2＝r1
×
(r3+r4)/(r1+r3+r4)、rk3＝r4
×
(r1+r2)/(r1+r2+r4)、rk4＝r3
×
(r1+r2)/(r1+r2+r3)，由测控主机1计算r1、r2、r3、r4电阻值并记录；
27.步骤s4、用测控主机1控制压力控制器4，对压力传感器密封卡具5施加待补偿测试硅压阻式压力传感器7满量程压力，重复步骤s2、步骤s3；
28.以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
技术特征：1.一种硅压阻式压力传感器补偿测试系统及测试方法，其特征在于，包括：测控主机(1)、可编程矩阵开关(2)、高精度万用表(3)、压力控制器(4)、压力传感器密封卡具(5)、气源(6)、待补偿测试硅压阻式压力传感器(7)、四线制测试导线(8)、高低温试验箱(9)。2.根据权利要求1所述一种硅压阻式压力传感器补偿测试系统及测试方法，其特征在于，所述与测控主机(1)分别与可编程矩阵开关(2)、高精度万用表(3)、压力控制器(4)、高低温试验箱(9)的信号传输端口相接。3.根据权利要求1所述一种硅压阻式压力传感器补偿测试系统及测试方法，其特征在于，所述可编程矩阵开关(2)输入端a、b、c、d，通过四线制测试导线(8)分别与待补偿测试硅压阻式压力传感器(7)中引脚24、引脚23、引脚22和26、引脚25、相连接、可编程矩阵开关(2)输出端e、f分别与高精度万用表(3)测量电阻输入端相连接。4.根据权利要求1所述一种硅压阻式压力传感器补偿测试系统及测试方法，其特征在于，所述待补偿测试硅压阻式压力传感器(7)固定于压力传感器密封卡具(5)之上。5.根据权利要求1所述一种硅压阻式压力传感器补偿测试系统及测试方法，其特征在于，所述压力控制器(4)的出气口与压力传感器密封卡具(5)的入气口并相通。6.根据权利要求1所述一种硅压阻式压力传感器补偿测试系统及测试方法，其特征在于，所述气源(6)的出气口与压力控制器(4)的入气口相通。7.根据权利要求1所述一种硅压阻式压力传感器补偿测试系统及测试方法，其特征在于，所述四线制测试导线(8)为四线制屏蔽线，一端与待补偿测试硅压阻式压力传感器(7)全桥式的惠斯登桥路的四个输出引脚相连接，另一端与可编程矩阵开关(2)输入端相连接。8.根据权利要求1所述一种硅压阻式压力传感器补偿测试系统及测试方法，其特征在于，所述高低温试验箱(9)，将压力传感器密封卡具(5)和待补偿测试硅压阻式压力传感器(7)置于高低温试验箱(9)内，通过改变传感器所处环境的温度激发测试条件。9.根据权利要求8所述一种硅压阻式压力传感器补偿测试系统及测试方法，其特征在于，分别采用0℃、+25℃、+70℃高低温试验箱(9)环境条件下，持续恒温2h。10.一种硅压阻式压力传感器补偿测试方法，其特征在于，包括：通过应用可编程矩阵开关(2)进行等效电路转换，将待补偿测试硅压阻式压力传感器(7)的半开桥电路转换成全桥式的惠斯登桥路，并在四个桥臂电阻上各并联一个开关；依次关闭桥臂电阻上开关并测量网络电阻中的电阻值，可得四元一次方程组，最终可解得待补偿测试硅压阻式压力传感器(7)桥臂电阻实际电阻值。通过测控主机(1)控制压力控制器(4)和高低温试验箱(9)，改变待补偿测试硅压阻式压力传感器(7)所受压力状态和温度状态，并测量该状态下桥臂电阻实际电阻值，直到完成补偿测试。
技术总结本发明属压力传感器测控系统领域，提供了一种硅压阻式压力传感器补偿测试系统及测试方法，其中包括测控主机、可编程矩阵开关、高精度万用表、压力控制器、压力传感器密封卡具、气源、待补偿测试硅压阻式压力传感器、四线制测试导线；本发明采用四线制测试导线，通过搭配可编程矩阵开关闭合动作，实现了硅压阻式压力传感器桥臂电阻的四线制导线测量，做到了四线制导线补偿测试的方法；本发明解决了压力传感器在批量生产测试过程中，补偿测试与验证测试转换时频繁更换测试导线的问题，减少了压力传感器测试系统兼容性和总体设计上的难度，大大地提高了生产效率。地提高了生产效率。地提高了生产效率。
技术研发人员：常伟 韩策 张凯 王松亭 张娜
受保护的技术使用者：沈阳仪表科学研究院有限公司
技术研发日：2022.04.25
技术公布日：2022/7/5
